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高 一 物 理 实 验 报 告
1.4实验：用打点计时器测速度
一.打点计时器的原理
如右图示,当线圈通以50赫6-8伏交流电时(我国交流电的频率为50赫)，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。
由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，
其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。
便打上一系列点。
这就是打点计时器的原理。
f=50hz T=1s/50=0.02s
二.实验步骤
1、把打点计时器接到低压交流电源上，电压旋钮打到6-8伏位置。
2、安装好纸带。
3、启动电源，用手水平地拉动纸带，在纸带上打出一系列小点，然后迅速关闭电源。
4、取下纸带，进行测量。
①测平均速度：
Δx= Δt= x
v t
∆==∆ ②测瞬时速度
如图示意，4、6两点的时间极短，故可以将4、6两点间的
位移Δx 除以对应时间Δt 近似认为是5点的瞬时速度V 5。
如此下去，测出各点的瞬时速度。
请根据你实际打出的纸带进行测量，并将数据记在表格中，完成计算。
计数点
1 2 3 4 5 6 与计数点对应的时刻 t /s 与计数点相邻的两点间距离Δx/m 与计数点相邻的两点间平均速度 计数点的瞬时速度V
③作v-t 图象？
Δx
0 2 3 1 7
贴
纸
带
位
置
t/s
V /（m.s -1）。
实验：用打点计时器测速度实验目的知道打点计时器的构造和原理，学会使用打点计时器，能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，会计算纸带的平均速度，能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，认识v-t 图象，并能根据v-t 图象判断物体的运动情况。
实验原理1、电磁打点计时器。
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4~6V 。
当电源的频率是50Hz 时，它每隔0.02s 打一个点。
电磁打点计时器是应用电磁原理制成的。
通电前，先在打点计时器上装上纸带，并把复写纸片压在纸带上。
然后把线圈与50Hz 、4~6V 的交流电源接通。
这时，振片被磁化，在磁力作用下振动起来。
每0.02s 振针压打复写纸一次，被运动物体拖着的纸带上便记录下一系列的点子，这些点相应地表示运动物体在不同时刻的位置，相邻两点间的时间间隔是0计时器 0.02s 。
我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。
2、电火花计时器。
电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时器。
使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸之间。
当接通用220V 交流电源，按下脉冲输出开头时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接到负极的纸盘火花放电，于是在运动的纸带1上打出一列点迹。
当电源频率是50Hz 时，它也是每隔0.02 s 打一次点。
这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，实验误差小。
上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是T=0.02s ，因此，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间。
如果把纸带跟运动物体连接在一起，纸带上的点子就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里民生的位移，从而了解物体运动的情况。
实验步骤1．把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。
2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V 的低压交流电源的接线柱相连接。
实验：用打点计时器测速度⒈对打点计时器的认识⑴电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。
当接通6 V以下低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。
⑵电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。
当接通220 V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50 Hz时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s。
⑶电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。
⑷打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
说明：电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔都是0.02 s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。
电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙所示。
打点计时器的使用★★实验步骤：⑴把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。
⑵打点计时器接交流电源。
⑶接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出了一行小点，随后立即关闭电源。
⑷取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点，如果共有n 个点，那么点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间t＝0.02（n-1）s。
⑸用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点n间的距离。
⑹利用公式v=Δx/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度。
说明：①打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。
高一物理实验：用打点计时器测速度一、教学目标：1、知道打点计时器的结构和工作原理，会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。
2、明确v—t图象的物理意义，描点法画图象的方法，通过画v—t图象培养学生用图象法处理数据的能力二、教学重点：1、学会使用打点计时器，能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。
2、会用描点法描绘物体的v—t图象，并丛中获取物理信息。
三、教学难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。
四、教具准备：打点记时器导线纸带刻度尺五、教学过程：引入新课测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比拟困难的，如上下飞舞的蝴蝶，要确定它某一时刻的速度是很困难的。
我们现在只研究直线运动的速度的测量问题。
当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，我们首先要准确记录物体运动的信息。
直接测量物体运动的速度在技术上是比拟复杂的，我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况。
在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大。
下面我们来做这样一个实验，你的左于拿着一块表，右手拿着一枝笔，你的同伴牵动一张白纸或作业本在你的笔下沿着一条直线向前移动。
你每隔0.5s用笔在纸上均匀地点上一个点。
想一想，相邻两点所表示的时间有怎样的关系？相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系？同学们以下面方式拉出纸面，均匀速度，增大速度，减少速度，总结出速度的变化与点之间距离的关系？解析：相邻两点所表示的时间有怎样的关系？相等的，无论两点之间的距离多大多小都是0.5s。
相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系？均匀速度拉出的，点与点之间的距离是均匀的，增大速度时点与点之间的距离逐渐增大，减少速度时点与点之间的距离逐渐减少。
右图中a b各点的分布均匀，是匀速运动，从点的疏密程度来看，b的点较稀疏，物体的速度较大。
物理·必修1(人教版)
第四课时实验：用打点计时器测速度
水平测试
1．(双选)一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能因为()
A．打点计时器错接在直流电源上
B．电源电压不稳定X| k |B| 1 . c|O |m
C．打点计时器使用的电压过高
D．振针到复写纸片的距离太小
解析：电压过高、振针到复写纸片的距离太小，使振针振动中与纸带接触时间过长．
答案：CD
2．下列关于电火花计时器和电磁打点计时器的说法中，正确的是()
①电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源②两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样③电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸④电磁打点计时器打点的是电火花
和墨粉
A．①②B．③④
C．①③D．②④
解析：电磁打点计时器在纸带上是靠振针和复写纸打点，而电火花计时器是靠电火花和墨粉打点，所以③④均错误．故A项正确．答案：A
3．下列为同一打点计时器打出的4条纸带，其中平均速度最大的是哪一条(打点时间间隔均相同)？()
答案：A
4．如图所示是某位同学练习使用打点计时器得到的纸带，纸带向左通过打点计时器，从点迹的分布情况可以看出：纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带________是越走越快的，纸带________先是越走越快后来是越走越慢．
解析：从打点计时器打好的纸带看，每相邻两个点迹之间的时间间隔相等，都是0.02 s，图甲中纸带相邻的点迹间的距离相等，说明
这条纸带是匀速运动的．纸带乙的相邻的点迹间的距离越来越大，说明相等的时间内位移越来越大，说明物体的速度越来越大．纸带丙所描述的是相邻点迹间的距离先增加后减小，说明纸带运动是先快后慢的．
答案：甲乙丙
5．用打点计时器测速度，得到如图所示一段纸带，测得AB＝7.65 cm，BC＝9.17 cm，已知交流电的频率为50 Hz，则打B点时物体的瞬时速度为________m/s，物体运动速度变化的特点是___________________________________________________________ _____________．
解析：v B＝v－AAC＝AB＋BC
4T＝
7.65 cm＋9.17 cm
4×0.02 s＝
16.82 cm
4×0.02 s＝
16.82×10－2 m
4×0.02 s＝16.82
4×2
m/s＝2.10 m/s.
相邻两计时点之间的距离随时间逐渐增大，故物体做加速运动，即速度增大．
答案：2.10速度增大
6．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率为50 Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：x A＝
16.6 mm，x B＝126.5 mm，x D＝624.5 mm.
若无法再做实验，可由以上信息推知：
(1)相邻两计数点的时间间隔为________s.w W w . x K b 1.c o M
(2)打C点时物体的速度大小为________m/s.(取2位有效数字)
解析：由打点计时器的工作电压频率和打出的纸带上每隔4个点取一个计数点，可知相邻两计数点的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s．虽然计数点C至计数点D之间有污染，但只要知道B、D间的距离就可以根据“平均速度等于中间时刻的瞬时速度”这一结论算出
C点的速度，即v C＝x D－x B
2T＝2.5 m/s.
答案：(1)0.1(2)2.5
素能提高
7．用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大
小．(计算结果均保留两位小数)
解析：由v＝s
t，得
滑块通过第一个光电门的速度
v1＝s1
t1＝
0.03
0.29m/s＝0.10 m/s.
滑块通过第二个光电门的速度
v2＝s2
t2＝
0.03
0.11m/s＝0.27 m/s.
答案：0.10 m/s0.27 m/s
汽车上的速度计
为了知道汽车行驶的速度和经过的里程数，汽车上装有车速里程表．这是一种组合仪表．车速里程表通过转轴和变速器连接．汽车驱动轮的运动经减速器、传动轴、变速器和转轴传至车速里程表的接头，并经过仪表内部的减速机械和电磁感应作用分别指示出汽车行驶过的里程与车速．
车速里程表所指示的汽车行驶速度，实际上是通过测量汽车驱动轮的转速换算出来的．测量转速的仪表种类很多，有离心式转速表、磁转速表、直流电转速表、交流电转速表等．
通常多采用磁转速表，它的原理是通过测量旋转磁场跟它在金属罩内产生的电流间的相互作用力测出车速的．新课标第一网上图为车速里程表中测量车速部分的示意图．转轴1的下端通
过一系列传动机械同汽车驱动轮相连，随驱动轮旋转而旋转．转轴
1上端铆接一永久磁铁2，磁铁外面罩着铝罩3，铝罩3固定在针轴4上．当磁铁2随驱动轮旋转时，铝罩中产生感应电流．根据楞次
定律，感应电流的磁场与磁铁的磁场相互作用，要阻碍磁铁与铝罩的相对旋转，于是铝罩克服游丝弹簧5的弹力扭转一个角度，这个角度与磁铁2的角速度成正比，也就是与驱动轮的每分钟转数成正比．因此，在表盘6上用均匀刻度标出车速值，从指针7的扭转角度就可以知道车速．。
